Органикалық химияда заттарды зерттегенде кейбір қосылыстардың құрамын анықтау үшін оннан астам әртүрлі сапалық реакциялар қолданылады. Мұндай визуалды талдау қажетті заттардың бар-жоғын бірден түсінуге мүмкіндік береді, ал егер олар жоқ болса, оларды анықтау үшін одан әрі тәжірибелерді айтарлықтай азайтуға болады. Бұл реакцияларға амин қосылыстарын визуалды анықтауда негізгі болып табылатын нинидрин жатады.
Бұл не?
Нингидрин – екінші атомында 2 гидроксил тобы бар (OH-) бар гетероцикл қосылған бір ароматты сақинасы бар дикарбонилді қосылыс. Бұл зат индионның - 1, 3-тің тікелей тотығуы арқылы алынады, сондықтан халықаралық номенклатура бойынша оның келесі атауы бар: 2, 2 - дигидроксинандион -1, 3 (1-сурет).
Таза нингидрин – сары немесе ақ түсті кристаллқыздырылған кезде суда және басқа полярлы органикалық еріткіштерде, мысалы, ацетонда жақсы еритін түстер. Бұл өте зиянды зат, егер ол теріге көп мөлшерде немесе шырышты қабаттарға түссе, тітіркенуді тудырады, соның ішінде деммен жұту кезінде. Бұл қосылыспен мұқият және тек қолғаппен жұмыс істеу керек, өйткені ол теріге тиген кезде тері жасушаларының ақуыздарымен әрекеттеседі және оны күлгін түске бояйды.
Реактивті заттар
Жоғарыда айтылғандай, нингидрин реакциясы негізінен амин қосылыстарының мазмұнын визуалды анықтау үшін қолданылады:
- α-амин қышқылдары (соның ішінде белоктардағы);
- амин қанттары;
- құрамында –NH2 және -NH топтары бар алкалоидтар;
- әртүрлі аминдер.
Екінші және үшінші реттік аминдер кейде өте әлсіз реакцияға түсетінін ескеру керек, сондықтан олардың болуын растау үшін қосымша зерттеулер қажет.
Сандық анықтау үшін хроматографияның әртүрлі әдістері қолданылады, мысалы, қағаз хроматографиясы (BC), жұқа қабат хроматографиясы (ТЛК) немесе қатты тасымалдағыштарды әртүрлі орталарда нингидрин ерітіндісімен жуу.
Бұл реакция аминқосылыстарға тән емес, өйткені реагент оған барлығымен бірден енеді. Алайда, реакция өнімдері жағынан оның көмірқышқыл газы көпіршіктерінің (CO2) бөліну түріндегі ерекшелігі бар және бұл тек α-аминомен әрекеттескенде ғана тән. қышқылдар.
Механизм мүмкіндіктері
БӘдебиетте нингидрин реакция теңдеуінің әртүрлі түсіндірмесі бар. Кейбір зерттеушілер аммиак пен нинидриннің қатысуымен «Руэман күлгін» (немесе «Руеман көкі») деп аталатын бояғыш зат түзетін 2-аминоинандионнан гидриндантиннің түзілуін жоққа шығарады, ал басқалары, керісінше, тек оның түрін ғана болжайды. аралық амин өнімдерінің қатысуынсыз қатысу. Реакцияның өзінде кейбір қызықты жайттар бар, атап айтқанда, бұл бояғышты қалыптастыру үшін оның негізгі молекуласына нингидриннің амин туындысын қосу әдістеріне қатысты. Сулы ортадан аралық аминмен алынған «жаяу жүретін сутегінің» орнының көрсеткіші де күмәнді болып қала береді: ол кетон тобында немесе –NH2 жанында болуы мүмкін.
Шындығында Н атомы бар нюанс шамалы, өйткені оның қосылыстағы орны реакция барысында ерекше рөл атқармайды, сондықтан оған мән бермеу керек. Ықтимал кезеңдердің бірін өткізіп жіберуге келетін болсақ, мұндағы себеп теориялық аспектіде жатыр: осы уақытқа дейін Руеман күлгінінің түзілу механизмі дәл анықталмаған, сондықтан нингидрин реакциясының мүлдем басқа схемаларын табуға болады.
Реагенттің аминоқосылыстармен әрекеттесуінің ең толық мүмкін барысы төменде ұсынылатын болады.
Реакция механизмі
Біріншіден, нингидрин α-амин қышқылымен әрекеттесіп, оны гидрокси топтарының ыдыраған жеріне бекітіп, конденсация өнімін түзеді (2а-сурет). Содан кейін соңғысы жойылып, аралық амин, альдегид және көмірқышқыл газы бөлінеді (2б-сурет). Қосылу кезінде соңғы өнімненнингидрин, Руеман күлгін құрылымы (дикетонгидринденкетогидринамин, 2в-сурет) синтезделеді. Сондай-ақ аралық аминден гидриндантиннің (тотықсызданған нингидрин) түзілуі де көрсетілген, ол да реагенттің өзінен артық аммиак (дәлірек айтқанда аммоний гидроксиді) қатысында бояғыш қосылысқа айналады (2д-сурет).
Гидриндантиннің түзілуін күкіртсутек нингидрин молекуласына әсер еткенде Руэманның өзі дәлелдеген. Бұл қосылыс натрий карбонатында Na2CO3 еріп, ерітіндіні қою қызыл түске бояйды. Ал сұйылтылған тұз қышқылын қосқанда гидриндантин тұнбаға түседі.
Сірә, аралық амин, гидридантин, нингидрин және бояғыштың құрылымы қыздырған кезде тұрақсыздығына байланысты біршама тепе-теңдікте болады, бұл бірнеше қосымша кезеңдердің болуына мүмкіндік береді.
Бұл механизм –NH2 құрылымның қалған бөлігінің жойылуының нәтижесінде пайда болатын жанама өнімдерді қоспағанда, басқа амин қосылыстарымен нингидрин реакциясын түсіндіру үшін қолайлы., -NH немесе -N.
Биурет сынағы және белоктарға басқа реакциялар
Пептидтік байланыстарды, тіпті белокты емес құрылымдарға сапалы талдау жоғарыда көрсетілген реагенттің қатысуымен ғана емес жүргізілуі мүмкін. Алайда белоктарға нингидрин реакциясы болған жағдайда әрекеттесу –CO-NH‒ топтары бойынша емес, амин топтары бойымен жүреді. Амин қосылыстары бар ерітіндіге иондардың қосылуымен сипатталатын «биурет реакциясы» бар.сілтілі ортадағы CuSO4 немесе Cu(OH)2 қос валентті мыс (3-сурет).
Талдау кезінде қажетті құрылымдар болған кезде пептидтік байланыстардың бір реагентті екіншісінен ерекшелендіретін түсті кешенге қосылуынан ерітінді қою көк түске боялады. Сондықтан биурет пен нингидрин реакциялары –CO-NH‒ тобы бар белок және белокты емес құрылымдарға қатысты әмбебап болып табылады.
Циклді аминқышқылдарын анықтау кезінде азот қышқылының HNO3 концентрлі ерітіндісімен ксантопротеин реакциясы қолданылады, ол нитрленгенде сары түс береді. Терідегі реагент тамшысы да тері жасушаларындағы аминқышқылдарымен әрекеттесіп, сары түсті көрсетеді. Азот қышқылы күйік тудыруы мүмкін және оны қолғаппен де ұстау керек.
Аминдік қосылыстармен әрекеттесу мысалдары
α-амин қышқылдары үшін нингидрин реакциясы сары түстің түзілуімен әрекеттесетін түсті пролин және гидроксипролин құрылымдарын қоспағанда жақсы көрнекі нәтиже береді. Бұл әсердің ықтимал түсіндірмесі нингидриннің осы құрылымдармен әрекеттесуінің басқа қоршаған орта жағдайларында табылды.
Амин тобымен реакция
Сынақ спецификалық болмағандықтан, қоспадағы нингидрин реакциясы арқылы аланинді визуалды анықтау мүмкін емес. Бірақ қағаз хроматографиясы арқылы әртүрлі α-амин қышқылдарының үлгілерін қолданып, оларды нингидриннің сулы ерітіндісімен шашыратып, арнайы ортада дамытқанда,тек мәлімделген қосылыстардың ғана емес, сонымен қатар көптеген басқа заттардың сандық құрамын есептеңіз.
Схемалық түрде аланиннің нингидринмен әрекеттесуі бірдей принцип бойынша жүреді. Ол амин тобында реагентпен байланысады және белсенді гидроний иондарының әсерінен (H3O+) көміртегіде бөлінеді. -азоттық байланыс, сірке альдегидіне (CH3COH) және көмірқышқыл газына (CO2) ыдырайтын. Басқа нингидрин молекуласы азотқа қосылып, су молекулаларын ығыстырып, бояғыш құрылым пайда болады (4-сурет).
Гетероциклді амин қосылысымен реакция
Нингидриннің пролинмен реакциясы ерекше, әсіресе хроматографиялық талдауларда, өйткені қышқылдық ортада мұндай құрылымдар алдымен сарыға, содан кейін бейтарапта күлгін түске айналады. Зерттеушілер мұны азоттың сыртқы энергетикалық деңгейін толықтыратын сутегі протондарының көп санының болуы дәл әсер ететін аралық қосылыстағы циклді қайта құру ерекшелігімен түсіндіреді.
Гетероциклдің бұзылуы болмайды, оған 4-ші көміртегі атомында басқа нингидрин молекуласы қосылады. Одан әрі қыздырған кезде бейтарап ортадағы алынған құрылым Руман күлгін түске айналады (Cурет 5).
Негізгі реагентті дайындау
Нингидринді сынау амин құрылымдарының белгілі бір органикалық жәнебейорганикалық қосылыстар.
Негізгі реагент – судағы 0,2% ерітінді дайындау. Бұл әмбебап қоспа, өйткені көптеген қосылыстар H2O жақсы ериді. Жаңадан дайындалған реагент алу үшін 0,2 г химиялық таза нингидрин үлгісі 100 мл суда сұйылтылады.
Айта кетейік, кейбір талданатын ерітінділер үшін бұл концентрация жеткіліксіз, сондықтан 1% немесе 2% ерітінділерді дайындауға болады. Бұл дәрілік шикізаттан алынған сығындыларға тән, өйткені олардың құрамында амин қосылыстарының әртүрлі кластары бар.
Хроматографиялық зерттеулер жүргізген кезде ерітінділерді, мысалы, қоспаны колонка арқылы қатты тасымалдағышта жуу кезінде, спиртте, диметилсульфоксидте, ацетонда және басқа полярлық еріткіштерде дайындауға болады - бәрі белгілі бір еріткішке байланысты болады. амин құрылымдары.
Қолданба
Нингидрин реакциясы ерітіндідегі көптеген амин қосылыстарын анықтауға мүмкіндік береді, бұл оны органикалық заттардың сапалық талдауында алғашқылардың бірі болды. Көрнекі анықтау эксперименттер санын айтарлықтай азайтады, әсіресе нашар зерттелген өсімдіктерді, препараттарды және дәрілік формаларды, сондай-ақ белгісіз ерітінділер мен қоспаларды талдау кезінде.
Криминалистикада бұл әдіс кез келген бетінде тер іздерінің бар-жоғын анықтау үшін кеңінен қолданылады.
Тіпті реакцияның спецификалық еместігіне қарамастан, нингидрин реакциясын химиялық тәжірибеден алып тастау мүмкін емес, өйткенібұл затты улылығы аз аналогтармен (мысалы, оксолин) ауыстыру олардың амин топтарына сезімталдығы төмен екенін және фотометриялық талдауда жақсы нәтиже бермейтінін дәлелдеді.
